Високотемпературна надпровідність

Рідкісне явище має таку дивовижну історію, як надпровідність – відкриття, зроблене Камерлінг-Оннесом в 1911 році. Але все надпровідники переходили в надпровідний стан при дуже низьких температурах – поблизу абсолютного нуля. Невже чудове явище – надпровідність – так і залишиться назавжди низькотемпературних феноменом? Виявляється, ще в 1964 році американець Літтл висловив цікаву ідею щодо високотемпературної надпровідності. У його гіпотетичної моделі високотемпературна надпровідність повинна була виникати при температурах порядку 10000К!

Високотемпературна надпровідність повинна була виникати при температурах порядку 1000 К

Виявилося, що надпровідність виникає тому, що в металах між електронами діють невеликі сили … тяжіння. Звичайно, закон Кулона не відміняється, і два електрона продовжують відштовхувати один одного. Але крім цього відштовхування, в металі виникають ще й сили тяжіння.

Електрон в металі – це не електрон в порожнечі, він оточений з усіх боків важкими іонами, що утворюють кристалічну решітку. Пролітаючи через якусь ділянку металу, електрон притягує до себе навколишні його іони і тим самим намагається трохи змістити їх. Коли на це місце через невеликий час потрапляє інший електрон, він бачить перед собою обурені першим електроном іони і тим самим як би “відчуває” його присутність. Непряме взаємодія між електронами передається через зсув іонів і призводить до виникнення сили тяжіння.

У деяких металах тяжіння між електронами більше кулонівського відштовхування. У них встановлюється порядок в електронних рухах, який безладне тепловий рух буде зі свого боку прагнути знищити. Але при зниженні температури вплив теплового руху буде зменшуватися, і метал рано чи пізно повинен неодмінно перейти в надпровідний стан.

Те, що температури переходу в надпровідний стан звичайних металів і сплавів малі – результат слабкості сил тяжіння, що виникають між електронами. Чи не можна влаштувати як-небудь так, щоб сили тяжіння між електронами виникали не через зсув іонів, а, скажімо, через зсув більш легких електронів? Електрони набагато легше іонів, зміщуватися вони будуть набагато охочіше. Сили тяжіння сильно зростуть, і разом з ними зростуть і температури надпровідного переходу. Потрібно тільки якось розділити електрони, які беруть участь в провідності, від електронів, що забезпечують тяжіння між ними.

Уявімо собі одновимірну ланцюжок атомів, наприклад, вуглецю, або якого-небудь іншого елемента, за яким може текти електричний струм. Присад з боків цього ланцюжка на якійсь відстані один від одного великі групи атомів, здатних легко поляризуватися. Електрони цієї групи будуть легко переміщатися з одного її кінця в інший під дією електричного поля. Електрон проводить ланцюжка, пролітаючи повз кожної бічної групи, викличе зміщення її електронів. А інший проводить електрон буде відчувати вплив цього зміщення. І між електронами провідності буде знову виникати ефективне притягання, як і в разі переміщення іонів. Тільки тепер воно буде набагато більше. Обчислення показують, що при температурах порядку 10000К мала б виникати високотемпературна надпровідність!

...
ПОДІЛИТИСЯ: